通过测量板状材料中Lamb波的频散曲线可以反演出材料的特性参数，因而这种方法在材料表征、评价和无损检测等领域具有广阔的应用前景。基于移动激光源法测量了薄板中Lamb波的频散曲线，通过高速转镜使聚焦的激光线源在样品表面以与相应Lamb波模式匹配的速度移动，当激光移动速度与Lamb波相速度一致时，可以以较高的效率激发出此Lamb波模式。通过改变转镜的转速，即改变激光线源的移动速度，记录不同移动速度下所激发的Lamb波频谱，可以得到Lamb波的频散曲线。在此基础上，结合粒子群优化算法反演了铝板以及聚苯乙烯板中的纵波波速与横波波速。在仿真中，开展了不同模式和频厚积处频散特性对材料参数的敏感度分析，并比较了不同噪声水平下以及不同模态频散数据选取所对应的拟合效果，讨论了2500~4000 m/s相速度区间基于频散曲线的反演敏感度问题。最终基于移动激光源实验中所提取的铝板中Lamb波的频散数据进行参数反演，结果显示，纵波声速和横波声速的反演误差均小于1.5%，证明了该方案的有效性。

激光选区熔化（SLM）过程工艺参数会直接影响熔道成形形貌及微观结构，从而影响成形结构的力学性能。针对AlSi10Mg合金在SLM成形过程中产生的缺陷，笔者采用试验方法研究了激光功率、扫描速度等成形参数对AlSi10Mg合金单、双熔道成形形貌的影响，并结合离散元-流体体积（DEM-VOF）法建立了介观尺度下SLM成形过程粉末床数值模拟模型，对低功率下熔道成形缺陷的成因进行研究。结果发现：激光线能量密度不足（线能量密度低于200 J/m）以及AlSi10Mg的易氧化性会严重影响熔道的连续性；在低扫描速率（200 mm/s）、高线能量密度（500 J/m）成形窗口下，熔池的连续性及表面平整度因受蒸气反冲压力的作用而降低，同时形成了深度可达100 μm的匙孔，影响了熔道形貌，并产生了孔隙缺陷。由数值模拟结果可知，提高预热温度至500 K可以降低粉末熔化所需的激光线能量密度，从而改善低功率下的熔道不连续现象。

放射性核素进入水环境所导致的水体污染问题一直备受关注。水体放射性核素毒性的现场快速检测是当今环境领域面临的重要挑战。针对此问题，将蛋白核小球藻作为受试生物，以三种典型放射性核素锶（⁹⁰Sr）、铯（¹³⁷Cs）和钴（⁶⁰Co）为研究对象，利用荧光动力学方法，研究了快速叶绿素荧光诱导动力学（OJIP）曲线及最大光化学量子产率（F_v/F_m，F_v是可变荧光，F_m是最大荧光）和光合性能参数（PI_ABS）对⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素在180 min短期胁迫下的响应规律与特性，从而明确了藻类荧光动力学技术应用于水体放射性核素毒性现场快速检测的可行性。此外，通过F_v/F_m与PI_ABS对三种放射性核素响应性能的对比，进一步优选出可用于放射性核素毒性灵敏检测的最佳光合荧光参数。结果表明：在暴露180 min以内，⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素均会破坏蛋白核小球藻的光合系统，引起OJIP曲线的显著变化，表明微藻荧光动力学方法能够用于水体放射性核素毒性的快速检测；F_v/F_m和PI_ABS对三种放射性核素的响应均具有活度浓度依赖性和时间依赖性，表明基于微藻荧光动力学方法所获取的F_v/F_m和PI_ABS均可作为毒性响应参数用于放射性核素毒性的检测和评估；根据基于F_v/F_m和PI_ABS所获取的三种放射性核素的20%效应浓度（EC₂₀）和50%效应浓度（EC₅₀）对比可知，PI_ABS相较于F_v/F_m对放射性核素毒性具有更灵敏的响应特性，因此PI_ABS是基于藻类荧光动力学技术实现水体放射性核素快速检测的最佳毒性响应参数。本研究为水体中放射性核素毒性的现场快速检测提供了重要的方法基础。

设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中，零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一，而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点，是金属材料微焊接的重要技术手段。对金属材料激光微焊接技术展开了探讨，明确了其内涵，阐明了微尺度效应的影响，并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法，介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后，指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题，并展望了未来的发展方向。

果蔬品质检测在其生长、储存各环节都具有重要意义，同时也是栽培、保存方案制订的依据。针对果蔬种植过程中对样本全域生理信息定量实时获取的需求以及现有检测技术的不足，本文从宏观生长的微观物质基础和相位成像机理出发，以番茄果实糖度检测为例，提出了一种果蔬生理信息的相位检测方法，基于细胞相位图像提取两个相位参量并联合宏观糖度值构建数据立方体对番茄糖度分布进行了表征。该方法可根据需要对任意局部区域进行采样检测，无须对细胞样本进行预处理，只需要采集任意角度下的一幅相位图即可，具有数据量小、计算简便的优势，整个分析过程只需要0.5 s左右。与现有成熟检测方法的对照实验表明，细胞相位参量与糖度值表现出了明显的正相关性，且对局部糖度差异敏感。所提方法与高光谱成像检测结果具有良好的一致性。该相位检测表征方法操作简便，运算速度快，可为番茄糖度乃至其他果蔬的多种生理特性快速检测提供参考。

黑沟矿区露天台阶爆破采用连续装药结构，爆破后大块率高，二次破碎工作量大，严重影响矿山后续铲装作业效率。基于爆破模拟软件JKSimBlast中露天开采2DBench模块，开展露天爆破装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料，保持炮孔深度17.5 m和装药长度10 m不变，以空气间隔器长度、中间间隔位置为研究对象，以大块率为评价指标，设计两因素五水平共计25组全因素组合实验。模拟结果表明空气间隔长度相同时随着间隔位置下移，爆破大块率先减小后又增大，存在一个最佳间隔位置。间隔位置相同时随间隔长度增大大块率先减小后增大，进而确定最佳间隔长度2 m与最佳间隔位置距离孔口11.5 m。最后，基于优化结构在5个不同爆破区域开展现场工业试验，选取区域3优化前后爆堆照片作为参考组，利用SplitDesktop 爆破分析软件进行数据处理，得到5个区域优化前后大块率并进行比对，结果显示优化后的装药结构爆破后大块率平均降低9.24%，优化后的间隔装药结构有效改善爆破效果，为露天矿装药结构选择和优化提供有益借鉴。

了解和掌握岩体可爆性分级是确定合理爆破参数和提高工程效率的重要依据。结合魏家峁矿区台阶爆破开挖实际，在现场调查、取样基础上，根据矿区工程地质资料得到岩样的普氏系数和抗拉强度。采用蜡封法密度试验和岩石声波试验对已揭露台阶面岩样的岩石密度、声波波速进行了测试分析。依据获取的四个指标，基于加权聚类分析原理对矿区岩体可爆性进行了研究。研究表明:魏家峁矿区剥离层岩石有粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂砾岩和泥砂岩等。试验得到的五种岩石密度中，泥砂岩密度最大，为2.75 g/cm3; 粗砂岩密度最小，为2.01 g/cm3，砂砾岩、细砂岩、中砂岩密度位于泥砂岩和粗砂岩之间。在声波试验得到的平盘所对应岩样的声波波速中1064平盘的岩石纵波波速最大，为2.615 km/s，1096平盘的岩石纵波波速最小，为2.029 km/s。根据所取岩样对应的平盘分布状况，魏家峁矿区剥离岩体的可爆性从1112平盘至1064平盘自上而下逐渐变差，其中1112平盘主要是砂砾岩，可爆性为中等难爆; 1096平盘以粗砂岩为主，可爆性为易爆; 1080平盘是中砂岩，可爆性为中等难爆; 1064平盘主要岩性为细砂岩，可爆性为难爆。